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Smart Polymers Photoresponsive polymer-enzyme switches LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 1. Einführung in die Technik • Was sind smart Polymers? • Warum der Begriff smart oder intelligent? Reaktion auf äußere Reize LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 1. Einführung in die Technik Phasenseparation als Reaktion auf eine Änderung der umgebenden Bedingungen LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 1. Einführung in die Technik Warum ist diese Methode nützlich? • Anwendungen in der Medizin und Biotechnologie • drug delivery. Smart polymers matrices • Hydrogele, Bioseparation • Immuntests • rekombinante Proteine, zB Steuerung von Ligand oder Zellbindung LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 1. Einführung in die Technik Biokonjugate LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches mögliche Bindungen LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Photoswitches LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Photoswitches: • absorbiertes Licht aktiviert eine chem. Transformation, zB. Photoisomeration • dient hier als molekulare Antenne, bzw. molekularer Schalter LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Synthese der licht empfindlichen Polymere LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches LCST Verhalten unter UV bzw Vis Bestrahlung Messtemperatur 45°C! LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Endoglucanase Mutant N55C konjugiert mit DMAAm LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Katalytische Aktivität des N55C Messtemperatur 45°C Substrat: ONPC Produkt: Nitrophenol LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Reversibilität LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers Photoresponsive polymer-enzyme switches Immobilisation an magnetic beads LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 2. Photoresponsive polymer-enzyme switches Fazit: • Enzyme konnten mithilfe der Polymere durch Lichtbestrahlung an und aus geschaltet werden Kontrolle der Enzymaktivität Enzym kann ausgeschaltet bleiben bis es im Körper sein Ziel erreicht und dort mithilfe von optischer Fibertechnologie angeschaltet werden • Reversibler Prozess • Microfluide • Lab on a chip LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 3. Ausblick Weitere Anwendungen LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold Smart Polymers 4. Quellen Quellen: • Photoresponsive polymer–enzyme switches Tsuyoshi Shimoboji*, Edmund Larenas†, Tim Fowler†, Samarth Kulkarni*, Allan S. Hoffman*‡, and Patrick S. Stayton*‡ • Really smart bioconjugates of smart polymers and receptor proteins Allan S. Hoffman,1* Patrick S. Stayton,1 Volga Bulmus,1 Guohua Chen,1 Jingping Chen,1 Chuck Cheung,1 Ashutosh Chilkoti,1 Zhongli Ding,1 Liangchang Dong,1 Robin Fong,1 Chantal A. Lackey,1 Cynthia J. Long,1 Morikazu Miura,1 John E. Morris,1 Niren Murthy,1 Yoshikuni Nabeshima,1 Tae Gwan Park,1 Ollie W. Press,1 Tsuyoshi Shimoboji,1 Sara Shoemaker,1 Heung Joon Yang,1 Nobuo Monji,2 Robert C. Nowinski,2 Carole Ann Cole,2 John H. Priest,2 J. Milton Harris,3 Katsuhiko Nakamae,4 Takashi Nishino,4 Takashi Miyata4 • A Mixed Stimuli-Responsive Magnetic and Gold Nanoparticle System for Rapid Purification, Enrichment, and Detection of Biomarkers Michael A. Nash, Paul Yager, Allan S. Hoffman, and Patrick S. Stayton* Department of Bioengineering, University of Washington, Seattle, WA 98195 LMU München, Seminar zur Einführung in die Biophysik Smart Polymers, Aylin Meinhold